KR100382387B1 - 플라즈마 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

종래, CF막이 반도체 디바이스의 층간 절연막으로 사용될 때, CF막이 텅스텐 결합을 형성하기 위해, 예컨대 400 내지 450℃로 가열되는 CF막을 통해 불소 함유 가스가 빠져나가게 되는데, 이경우 상호 결합이 끊어지거나 막의 두께가 감소되는 문제점이 발생한다. 이 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 따라, 열 안정성이 강화된다. C와 F의 화합물, 예컨대 C4F8가스, 그리고 탄화수소, 예컨대 C2H4가스가 막 형성 가스로서 사용되고 있다. 이들 가스는 활성제를 이용하여 반도체 웨이퍼(10)상에 CF막을 형성하기 위해 플라즈마화 된다. 이어서, Ar 가스가 스퍼터링용 가스로서 도입되어 플라즈마화 되고, 웨이퍼(10)상에 형성된 CF막은 Ar 플라즈마로 스퍼터링된다. 이 막 형성 공정과 스퍼터링 공정을 반복함으로써, CF막에서의 약한 결합은 스퍼터링에 의해 제거되어 견고한 결합을 얻게 되며, 이 결합은 고온에서도 절단되지 않고 열 안정성이 개선된다.

Description

플라즈마 처리 방법{METHOD OF PLASMA PROCESSING}
반도체 디바이스의 고집적화를 도모하기 위해, 패턴의 미세화, 회로의 다층화라는 고안이 진행되고 있고, 그 중의 하나로서 배선을 다층화하는 기술이 있다. 다층 배선 구조를 취하기 위해서는 n번째 배선층과 (n+1)번째 배선층 사이를 도전층으로 접속하는 동시에 도전층 이외의 영역은 층간 절연막이라고 불리는 박막이 형성된다.
이 층간 절연막의 대표적인 것으로서 SiO2막이 있지만, 최근 디바이스의 동작에 대해서 한층 더 고속화를 도모하기 위해서 층간 절연막의 비유전률을 낮추는 것이 요구되고 있고, 층간 절연막의 재질에 대한 검토가 행해지고 있다. 즉 SiO2막은 비유전율이 대략 4이며, 이것보다 비유전율이 작은 재질의 발굴에 주력하고 있다. 그 중의 하나로서 비유전율이 3.5인 SiOF 막의 실현화가 진행되고 있지만, 본 발명의 발명자는 비유전율이 더욱 작은 불소 첨가 카본막(이하 "CF막"이라 함)에주목하고 있다. 이 CF막의 박막 증착에 있어서는, 예컨대 열 CVD(Chemical Vapor Deposition: 화학 기상 증착) 혹은 플라즈마 CVD가 이용되고 있다.
그래서 본 발명의 발명자는 전자 사이클로트론 공명에 의해 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 장치를 이용하여, 예컨대 탄소(C) 및 불소(F)의 화합물 가스와 탄화수소 가스를 함유한 가스를 박막 증착 가스로 하여 여러 가지 프로세스 조건을 충족시켜, 밀착성 및 경도가 큰 CF막의 제조의 실현화를 도모하였다.
그러나 CF막에는 아직 다음과 같은 과제가 있다. 도 5는 웨이퍼에 형성된 회로 부분의 일부로서, 11, 12는 CF막, 13, 14는 W(텅스텐)로 이루어진 도전층, 15는 Al(알루미늄)로 이루어진 도전층, 16은 P, B를 도핑한 SiO2막, 17은 n형 반도체 영역이다. 그런데 W층(13)을 형성할 때의 프로세스 온도는 400∼450℃이며, 이 때 CF막(11, 12)은 그 프로세스 온도까지 가열된다. 그러나 CF막은 이러한 고온으로 가열되면 일부의 C-F 결합이 끊어져 주로 F계 가스가 탈리(脫離)하게 된다. 이 F계 가스로는 F, CF, CF2등을 들 수 있다.
이와 같이 F계 가스가 탈리되면, 다음과 같은 문제가 발생한다.
a) 알루미늄이나 텅스텐 등의 금속 배선이 부식된다.
b) 절연막은 알루미늄 배선을 압입하여 알루미늄의 주름을 방지하는 기능도 갖고 있지만, 탈가스에 의해 절연막에 의한 압입이 약해지고, 이 결과 알루미늄 배선이 주름지고, 일렉트로마이그레이션이라 불리는 전기적 결함이 쉽게 발생하게 된다.
c) 절연막에 크랙이 생겨 배선간의 절연성이 나빠지고, 또한 그 정도가 크면 다음단의 배선층을 형성할 수 없게 된다.
d) F의 빠짐이 많으면 비유전율이 높아진다.
본 발명은, 예컨대 반도체 디바이스의 층간 절연막에 이용할 수 있는 불소 첨가 카본막의 열 안정성을 높이는 플라즈마 처리 방법이나 열 안정성이 높은 불소 첨가 카본막을 박막 증착하는 플라즈마 처리 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 방법을 실시하기 위한 플라즈마 처리 장치의 일례를 도시한 종단 측면도.
도 2는 본 발명의 실시 형태를 설명하기 위한 공정도.
도 3은 본 발명의 실시 형태의 프로세스 시퀀스를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 형태의 작용을 도시한 모식도.
도 5는 반도체 디바이스 구조의 일례를 도시한 구조도.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 강고한 결합을 가지며, 열 안정성이 높은 CF막으로 이루어진 절연막, 예컨대 반도체 디바이스의 층간 절연막을 형성할 수 있는 플라즈마 처리 방법을 제공하는 것이다.
본원의 발명은 스퍼터링용 가스를 플라즈마화하여 이 플라즈마를 피처리 기판상에 형성된 불소 첨가 카본막에 조사하는 스퍼터링 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 탄소와 불소의 화합물 가스를 함유한 박막 증착 가스를 분해하고, 화학적 기상 반응에 의해 피처리 기판상에 불소 첨가 카본막을 박막 증착하는 공정과, 계속해서 스퍼터링용 가스를 플라즈마화하여 이 플라즈마를 상기 피처리 기판상에 형성된 상기 불소 첨가 카본막에 조사하는 스퍼터링 공정을 포함하고, 상기 박막 증착 공정과 상기 스퍼터링 공정을 교대로 반복하여 행하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 열적 안정성이 크고, F계의 가스의 탈리가 작은 CF막을 얻을 수 있다. 따라서 이 CF막을, 예컨대 반도체 디바이스의 층간 절연막에 사용하면, 금속 배선을 부식시킬 우려가 없고, 알루미늄 배선의 주름이나 크랙의 발생도 방지할 수 있다. 반도체 디바이스의 미세화, 고속화가 요청되고 있는 가운데, CF막이 비유전율이 작은 유효한 절연막으로서 주목받고 있기 때문에, 본 발명은 CF막의 절연막으로서의 실용화를 도모하는 데에 있어서 유효한 방법이다.
우선 본 발명의 실시에 이용되는 플라즈마 처리 장치의 일례를 도 1에 도시한다. 이 장치는, 예컨대 알루미늄 등에 의해 형성된 진공 용기(2)를 갖고 있고, 이 진공 용기(2)는 상측에 위치하여 플라즈마를 발생시키는 통 모양의 제1 진공실(21)과 하측으로 연통시켜 연결되고, 제1 진공실(21)보다는 구경이 큰 통 모양의 제2 진공실(22)로 이루어진다. 또 이 진공 용기(2)는 접지되어 제로 전위로 되어 있다.
이 진공 용기(2)의 상단은 개구되어 이 부분에 마이크로파를 투과하는 부재, 예컨대 석영 등의 재료로 형성된 투과창(23)이 밀폐되도록 설치되어 있고, 진공 용기(2)내의 진공 상태를 유지하도록 되어 있다. 이 투과창(23)의 외측에는, 예컨대2.45 GHz의 마이크로파를 발생하는 고주파 전원부(24)에 접속된 도파관(25)이 설치되어 있고, 고주파 전원부(24)에서 발생한 마이크로파를, 예컨대 TE 모드에 의해 도파관(25)으로 안내하거나 또는 TE 모드에 의해 안내된 마이크로파를 도파관(25)에서 TM 모드로 변환하여 투과창(23)으로부터 제1 진공실(21)내로 도입할 수 있도록 되어 있다.
제1 진공실(21)을 구획하는 측벽에는, 예컨대 그 둘레 방향을 따라 균등하게 배치한 가스 노즐(31)이 설치되는 동시에 이 가스 노즐(31)에는 도시하지 않은 플라즈마 생성용 가스원, 예컨대 Ar 가스원 및 수소 플라즈마 생성용 가스원, 예컨대 H2(수소) 가스원이 접속되어 있고, 제1 진공실(21)내의 상부에 플라즈마 생성용 가스, 예컨대 Ar 가스 혹은 H2가스를 얼룩없이 균등하게 공급할 수 있도록 되어 있다.
제2 진공실(22)내에는 상기 제1 진공실(21)과 대향하도록 반도체 웨이퍼(이하 "웨이퍼"라 함: 10)의 적재대(4)가 설치되어 있다. 이 적재대(4)는 표면부에 정전 척(electrostatic chuck: 41)을 구비하고 있고, 이 정전 척(41)의 전극에는 웨이퍼를 흡착하는 직류 전원(도시하지 않음) 이외에 웨이퍼에 이온을 인입하기 위한 바이패스 전압을 인가하도록 고주파 전원부(42)가 접속되어 있다.
다음에, 전술한 장치를 이용하여 피처리 기판인 웨이퍼(10)상에 CF막으로 이루어진 층간 절연막을 형성하는 경우의 일련의 프로세스에 대해서 설명하지만, 본 발명의 프로세스는 CF막의 박막 증착 처리와 스퍼터링을 교대로 반복하여 행하는것에 특징이 있다. 우선 진공 용기(2)의 측벽에 설치한 도시하지 않은 게이트 밸브를 개방하여 도시하지 않은 반송 아암에 의해, 예컨대 표면에 알루미늄 배선이 형성된 웨이퍼(10)를 도시하지 않은 로드록 챔버(load-lock chamber)로부터 반입하여 적재대(4)상에 얹어 놓고, 정전 척(41)에 의해 웨이퍼(10)를 정전 흡착하여 도 2(a)에 도시된 바와 같이 그 웨이퍼(10)에 대하여 CF막의 박막 증착 처리를 행한다.
즉 게이트 밸브를 폐쇄하여 내부를 밀폐한 후, 배기관(28)으로부터 내부 분위기를 배기하여 소정의 진공도까지 탈기하여 진공 용기(2)내를 소정의 프로세스압으로 유지한 상태로, 가스 노즐(31)로부터 제1 진공실(21)내로 플라즈마 생성용 가스, 예컨대 Ar 가스를 소정의 유량으로 도입하는 동시에 박막 증착 가스 공급부(5)로부터 제2 진공실(22)내로 박막 증착 가스를 소정의 유량으로 도입한다. 그리고 고주파 전원부(24)로부터 2.45 GHz, 2700 W의 고주파(마이크로파)를 공급하고, 고주파 전원부(42)에 의해 적재대(4)에 13.56 MHz, 1500 W의 바이어스 전압을 인가한다.
이와 같이 하면 고주파 전원부(24)로부터의 마이크로파는 도파관(25)을 통과하여 진공 용기(2)의 천정부에 이르고, 이곳의 투과창(23)을 투과하여 제1 진공실(21)내로 도입된다. 또한 진공 용기(2)내에는 주 전자 코일(26) 및 보조 전자 코일(27)에 의해 제1 진공실(21)의 상부로부터 제2 진공실(22)의 하부를 향하는 자장이 형성되고, 예컨대 제1 진공실(21)의 하부 부근에서 자장의 강도가 875 가우스가 된다. 이렇게 해서 자장과 마이크로파의 상호 작용에 의해 전자 사이클로트론 공명이 생겨 이 공명에 의해 Ar 가스가 플라즈마화되고, 또 고밀도화된다. 발생한 플라즈마 흐름은 제1 진공실(21)로부터 제2 진공실(22)내로 유입되어 나가고, 여기에 공급되어 있는 C4F8가스, C2H4가스를 활성화(플라즈마화)하여 활성종(플라즈마)를 형성하며, 웨이퍼(10)상에 CF막을 박막 증착한다.
이렇게 해서 박막 증착 처리를 행한 후, 도 2(b)에 도시된 바와 같이 스퍼터링 처리를 행한다. 이 스퍼터링 처리는 스퍼터링용 가스, 예컨대 Ar 가스를 플라즈마화하여 이 플라즈마에 의해 웨이퍼(10)에 형성된 CF막을 스퍼터링함으로써 행해진다. 즉 적재대(4)에 웨이퍼(10)를 얹어 놓은 채로 가스 노즐(31)로부터 Ar 가스를 소정의 유량으로 도입하여 마이크로파 전력(고주파 전원부(24)) 2700 W, 바이어스 전력(고주파 전원부(42)) 1500 W하에 전술한 전자 사이클로트론 공명에 의해 Ar 가스를 플라즈마화하고, 이것에 의해 발생한 Ar의 플라즈마를 웨이퍼(10)상의 CF막에 조사한다.
계속해서 전술한 박막 증착 처리와 스퍼터링 처리를 소정 횟수 반복하여 행하고(도 2(c), 도 2(d)), 예컨대 마지막으로 박막 증착 처리를 행하여(도 2 (e)), 일련의 프로세스를 종료한다. 여기서 1회의 박막 증착 처리는, 예컨대 42초 정도이며, 1회의 스퍼터링 처리는, 예컨대 28초 정도이다. 이렇게 해서 1회의 박막 증착 처리로 1000 Å 정도의 CF막이 형성되고, 박막 증착 처리 전체에서, 예컨대 2 μm 정도의 CF막이 형성된다. 또 실제의 디바이스를 제조하는 경우에는, 그 후 이 CF막에 대하여 소정의 패턴으로 에칭을 행하고, 홈부에, 예컨대 W막을 매립하여 W배선이 형성된다.
여기서 일련의 프로세스는 상술한 바와 같이 박막 증착 처리에 의해 종료하여거나 또는 스퍼터링 처리에 의해 종료하여도 좋지만, 스퍼터링 처리로 종료하는 경우의 시퀀스를 도 3에 도시하면, 실제의 프로세스에서는, 우선 Ar 가스가 도입된 후 마이크로파 전력이 공급되고, 계속해서 박막 증착 가스의 도입과 바이어스 전력의 공급이 동시에 행해져 박막 증착 처리가 시작된다. 이어서 박막 증착 가스의 도입이 정지되어 스퍼터링 처리가 행해지고, 이 후 박막 증착 처리와 스퍼터링 처리가 소정 횟수 반복된다. 그리고 스퍼터링 처리를 행하여 일련의 처리를 종료할 때에는 우선 박막 증착 가스의 도입을 정지한 후, 바이어스 전력의 공급을 정지하고, 이어서 마이크로파 전력의 공급을 정지하여 마지막으로 Ar 가스의 도입을 정지한다.
한편 마지막으로 박막 증착 처리를 행하여 일련의 처리를 종료하는 경우에는 박막 증착 가스의 도입과 바이어스 전력의 공급을 동시에 정지한 후, 마이크로파 전력의 공급을 정지하여 마지막으로 Ar 가스의 도입을 정지한다. 이와 같이 이 일련의 처리에서는, 마이크로파 전력과 바이어스 전력이 공급되고, 또 박막 증착 가스와 Ar 가스가 도입되고 있는 기간이 박막 증착 처리 시간이 되며, 박막 증착 가스의 도입을 정지하고 있는 기간 즉 마이크로파 전력과 바이어스 전력이 공급되고, 또 Ar 가스가 도입되고 있는 기간이 스퍼터링 처리시가 된다.
이러한 방법으로 형성된 CF막은 강고한 결합을 가지며, 후술한 실험 결과로부터도 알 수 있는 바와 같이 열 안정성이 크다. 즉 고온이 되어도 F계 가스의 빠짐이 적다. 그 이유에 대해서는 다음과 같이 생각할 수 있다. 즉 박막 증착 가스로서 CF계 가스와 탄화수소 가스를 조합하여 CF막을 박막 증착하면, 이 CF막 속에는 도 4(a)에 도시된 바와 같이 C-C 결합이나 C-F 결합 등이 존재하는 것으로 생각할 수 있다.
여기서 본 실시 형태와 같이 CF막에 Ar의 플라즈마(Ar*)에 의해 스퍼터링을 행하면, 도 2(b)에 도시된 바와 같이 CF막은 표면으로부터 Ar의 플라즈마에 의해 두드려져 막 두께가 감소하지만, 이 때 막 속에서는 CF막의 퇴적중에 형성된 약한 결합, 예컨대 C-CF3결합, C-F 결합이나 CF 고분자 부분이 스퍼터링에 의해 물리적으로 완전히 두드려지고, 절단된 CF3나 F가 막 밖으로 비산해 나간다고 하는 현상이 일어나고 있는 것으로 생각할 수 있다. 그리고 CF3나 F가 절단된 C에 다른 C가 결합하여 새로운 C-C 결합이 가능하고, 이것에 의해 C-C 결합이 입체 구조를 만들며, 이 결과 CF막을 구성하는 결합이 강고하게 되어 있는 것으로 추찰된다.
따라서 박막 증착 처리와 스퍼터링 처리를 교대로 행하면, CF막은 도 2(e)에 도시된 바와 같이, 스퍼터링 처리에 의해 결합이 강고하게 된 층을 도중에 포함하면서 적층되어 나가지만, 이와 같이 형성된 CF막에서는, 막 전체를 통해서 보면 스퍼터링 처리를 행하지 않고서 형성된 CF막에 비하여 약한 결합이 적어진다. 여기서 F계 가스의 빠짐은 고온의 열처리시에 열에 의해 C-C 결합이나 C-F 결합이 절단됨으로써 발생한 F나 CF, CF2, CF3이 가스가 되어 비산해 나감으로써 발생하지만, 미리 스퍼터링에 의해 약한 결합을 두드리기 시작해 두면, 열에 의해 절단되는 결합이 적어지기 때문에 F계 가스의 빠짐이 억제된다.
또한 CF막은 결합이 강고한 층을 몇 층 도중에 포함하고 있기 때문에, 이 층에서는 고온인 경우에도 C-C 결합이 절단되기 어렵게 된다. 따라서 만일 이 층의 하방측에서 약한 결합이 절단되어 탈가스가 발생했다고 해도, 중간부의 강고한 막이 배리어가 되어 F계 가스가 빠져나가는 것이 저지된다. 이러한 것으로부터 전술한 프로세스로 형성된 CF막은 고온의 열처리시에 있어서도 F계 가스의 탈가스가 방지되고, 이것에 의해 CF막의 열 안정성이 향상되는 것으로 생각할 수 있다.
계속해서 본 발명 방법에 의해 형성된 CF막의 열 안정성을 조사하기 위해 행한 실험예에 대해서 설명한다. 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치를 이용하여 Ar 가스를 150 sccm, C4F8가스를 40 sccm, C2H4가스를 30 sccm 도입하여 박막 증착 처리를 42초간 행하였다. 이 때 마이크로파 전력 및 바이어스 전력은 각각 2700 W, 1500 W로 하고, 프로세스 압력은 0.23 Pa로 하였다. 계속해서 Ar 가스를 150 sccm 도입하여 플라즈마화하고, 스퍼터링 처리를 28초간 행하였다. 이 때 마이크로파 전력 및 바이어스 전력은 각각 2700 W, 1500 W로 하였다. 이 박막 증착 처리와 스퍼터링 처리를 20회 반복, 마지막으로 박막 증착 처리를 행하여 웨이퍼(10)상에 2 μm 정도의 CF막을 박막 증착하였다(실시예 1).
이렇게 해서 형성된 CF막에 대해서, 425℃에서 2시간 풀림 처리를 행하여 풀림 처리 전후의 중량 변화를 전자 천칭에 의해 조사하였다. 이 중량 변화는 박막의 열 안정성의 지표로서, 이 값이 작을수록 F계 가스의 빠짐이 적고, 열 안정성이높은 것을 나타내고 있다.
또한 박막 증착 처리의 시간을 82초 정도, 스퍼터링 처리의 시간을 28초 정도로 하고, 박막 증착 처리와 스퍼터링 처리의 반복 횟수를 10회로 했을 경우(실시예 2)와, 도중에 스퍼터링 처리를 행하지 않고서 웨이퍼(10)상에 2 μm 정도의 CF막을 박막 증착한 경우에 대해서도 동일하게 중량 변화를 측정하였다(비교예). 실시예 2 및 비교예는 Ar 가스나 박막 증착 가스의 유량, 마이크로파 전력이나 바이어스 전력 등의 조건은 전부 실시예 1과 동일하게 하였다.
이 결과 CF막의 중량 변화는 실시예 1에서는 2.55%, 실시예 2에서는 3.10%이며, 비교예에서는 3.62%였다. 이것에 의해 스퍼터링 처리를 행한 경우에는, 스퍼터링 처리를 행하지 않은 경우에 비하여 중량 변화가 작고, F계 가스의 빠짐이 적어져 열 안정성이 커지는 것이 인지되었다. 또한 같은 두께의 CF막을 박막 증착하는 경우에도, 박막 증착 처리와 스퍼터링 처리의 반복 횟수가 많아질수록, CF막의 중량 변화가 작아지고, 열 안정성이 커지는 것이 확인되었다.
이상에 있어서 박막 증착 가스로서는, C와 F와의 화합물 가스로는 CF4가스, C2F6가스, C3F8가스 등을 이용할 수 있고, C와 F 뿐만 아니라 C와 F와 H를 함유한 가스, 예컨대 CHF3가스 등을 이용할 수도 있다. 또한 탄화수소 가스로서는 CH4가스나 C2H2가스, C2H6가스, C3H8가스, C4H8가스 등을 이용할 수 있지만, 탄화수소 가스 대신에 수소가스를 이용하도록 하여도 좋다.
또한 스퍼터링용 가스로서는, Ar 가스 이외에 He 가스나 Ne 가스, Xe 가스,H2가스, NH3가스, CF4가스, C2F6가스, C4F8가스 등을 이용할 수 있다. 이들 스퍼터링용 가스는 단독으로 이용하여도 좋고, 여러 종류를 조합시켜 이용하도록 하여도 좋다. 이 때 전술한 실시 형태에서는 스퍼터링용 가스를 가스 노즐(31)로부터 도입하도록 하였지만, 박막 증착 가스 공급부(5)로부터 도입하도록 하여도 좋다.
또한 전술한 실시 형태에서는, 스퍼터링용 가스로서 플라즈마 생성용 가스를 이용하였기 때문에 도 3에 도시된 프로세스 시퀀스로 했지만, 스퍼터링용 가스로서, 예컨대 He 가스 등의 플라즈마 생성용 가스와는 종류가 다른 가스를 이용하는 경우에는 스퍼터링 처리를 행할 때에는 박막 증착 가스의 도입을 정지하는 동시에 스퍼터링용 가스를 도입한다.
또한 스퍼터링용 가스로서, 예컨대 C4F8가스 등의 박막 증착 가스와 같은 종류의 가스를 이용하는 경우에는, 스퍼터링 처리를 행할 때에는 스퍼터링용 가스로서는 이용하지 않는 탄화수소 가스를 정지한다. 이와 같이 스퍼터링용 가스로서 박막 증착 가스나 플라즈마 생성용 가스와 같은 종류의 가스를 이용하면, 스퍼터링 처리를 행할 때에 불필요한 가스의 도입을 정지하면 되기 때문에 조작이 용이하다.
게다가 본 실시 형태에서는, CF막을 플라즈마 CVD로 박막 증착하는 것에 한하지 않고, 열 CVD에 의해 박막 증착하도록 하여도 좋다. 또한 플라즈마 CVD에 의해 박막 증착하는 경우에는, 플라즈마는 ECR에 의해 생성하는 것에 한하지 않고, 예컨대 ICP(Inductive Coupled Plasma) 등이라 불리고 있는, 돔형의 용기에 감긴 코일로부터 전계 및 자계를 처리 가스에 부여하는 방법 등에 의해 플라즈마를 생성하는 경우나, 헬리콘파나 마그네트론을 이용하여 플라즈마를 생성하는 경우, 평행 평판 등이라 불리는 서로 대향하는 전극사이에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 생성하는 경우에도 적용할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는 박막 증착 공정을 행하지 않고, 스퍼터링 공정에서부터 시작하여도 좋고, 박막 증착 공정과 스퍼터링 공정의 반복 횟수를 몇 회로 하여도 좋다. 또한 일련의 프로세스는 박막 증착 공정으로 종료하여도 스퍼터링 공정으로 종료하여도 좋지만, 스퍼터링을 행하면 CF막의 표면이 플라즈마에 의해 두드려져 거칠어지게 때문에, 스퍼터링 공정으로 종료하는 경우에는, 이 공정 이후에 별도의 장치에 있어서 CMP 공정(화학적 기계적 연마 공정)을 행하는 것이 바람직하다.
또한 CF막의 열 안정성은 TDS 스펙트럼(Thermal Disorption Spectroscopy)에 의한 탈가스량의 측정이나 열처리에 있어서의 막 두께의 변화, TGA(Thermal Gravimetry Analysis)에 의한 중량 변화 등에 의해서도 조사할 수 있다.

Claims (11)

  1. 다층 배선 구조를 갖는 반도체 디바이스를 제조할 때에 형성되는 층간 절연막을 플라즈마 처리하는 방법에 있어서,
    스퍼터링용 가스를 플라즈마화하고, 피처리 기판상에 형성된 상기 층간 절연막으로서의 불소 첨가 카본막이 상기 플라즈마에 의하여 스퍼터링 처리되도록 피처리 기판에 바이어스 전압을 인가하는 스퍼터링 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스퍼터링용 가스는 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스, H2가스, NH3가스, CF4가스, C2F6가스, C3F8가스, C4F8가스 및 이들 가스의 조합 가스 중 어느 하나를 포함하는 것인 플라즈마 처리 방법.
  3. 다층 배선 구조를 갖는 반도체 디바이스를 제조할 때에 형성되는 층간 절연막을 플라즈마 처리하는 방법에 있어서,
    상기 층간 절연막으로서의 불소 첨가 카본막을 형성하기 위한 박막 증착 가스를 도입하여 플라즈마화하고, 상기 불소 첨가 카본막을 형성하는 박막 증착 공정과,
    상기 박막 증착 가스의 도입을 정지한 후, 스퍼터링용 가스를 도입하여 플라즈마화하고, 피처리 기판상에 형성된 상기 층간 절연막으로서의 불소 첨가 카본막이 상기 플라즈마에 의하여 스퍼터링 처리되도록 피처리 기판에 바이어스 전압을 인가하는 스퍼터링 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 스퍼터링용 가스는 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스, H2가스, NH3가스, CF4가스, C2F6가스, C3F8가스, C4F8가스 및 이들 가스의 조합 가스 중 어느 하나를 포함하는 것인 플라즈마 처리 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 박막 증착 공정과 스퍼터링 공정을 교대로 반복하여 실행하는 것인 플라즈마 처리 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 스퍼터링 공정의 종료 후에, CMP 공정(화학적 기계적 연마 공정)을 실행하는 것인 플라즈마 처리 방법.
  7. 다층 배선 구조를 갖는 반도체 디바이스를 제조할 때에 형성되는 층간 절연막을 플라즈마 처리하는 방법에 있어서,
    플라즈마 생성용 가스와 상기 층간 절연막으로서의 불소 첨가 카본막을 형성하기 위한 박막 증착 가스를 도입하여, 이 도입한 혼합 가스를 플라즈마화하고, 상기 불소 첨가 카본막을 형성하는 박막 증착 공정과,
    상기 혼합 가스로부터 스퍼터링용 가스를 선택함과 동시에 상기 혼합 가스 중에서 상기 스퍼터링용 가스 이외의 다른 가스의 도입을 정지한 후, 상기 스퍼터링용 가스를 플라즈마화하고, 피처리 기판상에 형성된 상기 층간 절연막으로서의 불소 첨가 카본막이 상기 플라즈마에 의하여 스퍼터링 처리되도록 피처리 기판에 바이어스 전압을 인가하는 스퍼터링 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 스퍼터링용 가스는 Ar 가스, Ne 가스, Xe 가스 중 어느 하나를 포함하고, 상기 다른 가스는 CF4가스, C2F6가스, C3F8가스, CHF8가스 중 어느 하나를 포함하는 것인 플라즈마 처리 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 스퍼터리용 가스는 CF4가스, C2F6가스, C3F8가스, CHF8가스 중 어느 하나를 포함하고, 상기 다른 가스는 CH4가스, C2H2가스, C2H6가스, C3H8가스, C4H8가스 중 어느 하나를 포함하는 것인 플라즈마 처리 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 박막 증착 공정과 스퍼터링 고정을 교대로 반복하여 실행하는 것인 플라즈마 처리 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 스퍼터링 공정의 종료 후에, CMP 공정(화학적 기계적 연마 공정)을 실행하는 것인 플라즈마 처리 방법.
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